레고 블록으로 만든 '태양계의'

레고 블록으로 태양을 중심으로 지구의 움직임을 재현한 ‘태양계의’ 영상이 인터넷에서 눈길을 끌고 있다.

태양계의란 지동설을 바탕으로 한 태양계 모형이다. 중심에 태양이 놓여져 있고, 톱니바퀴 회전에 의해 팔 부분에 부착된 행성의 모형이 회전함으로써 행성 상호위치가 재현된다.

일본 미디어 기가진에 따르면, 레고고 만든 태양계의는 기계학습 엔지니어인 마리안 씨가 만들어 약 2년 전 유튜브 등을 통해 공개된 작품이다. 마리안씨에 의하면 이번 작품은 레고의 조립 모델이나 키트를 만드는 제이슨 알레만씨가 지난 2016년 선보인 지구·달·태양의 궤도 모형을 참고해 만들었다.

알레만 모델로부터 자극을 받은 마리안은 독자적으로 설계한 레고 태양계를 제작하게 됐다. 마리안은 먼저 지구의 자전축에 주목했다. 지구의 자전축은 궤도면에 비해 23.5도 기울어져 있다. 지구의 회전축이 똑바로 향하고 있지 않다는 것을 뜻한다. 이에 회전시키는 기구도 비스듬히 배치할 필요가 있다. 나아가 축은 항상 같은 방향을 가리키고 있기 때문에 지구 자체가 회전할 뿐만 아니라 지구를 지탱하는 부분도 축의 방향을 유지하기 위해 계속 회전해야 한다. 그래서 마리안은 지구에 맞는 경사 홀더를 구축하기 위해 각도가 있는 커넥터를 사용했다.

또 달의 궤도면도 지구의 궤도면과 병행하지 않고 약간 기울어져 있다. 실제 경사각은 5.15도로 기울어져 있다. 마리안은 달의 궤도 경사는 일식의 발생 시기를 설명하는 데 있어 중요한 역할을 하기 때문에 달의 궤도 경사를 모델화하는 것이 유용할 것으로 생각했다.

기울어진 지구 주위에 5.15도 경사각으로 위치한 달의 움직임을 재현하려면 지구 주위를 오르내리면서 달이 움직이도록 해야 한다. 이 기구의 힌트는 레고로 텔루리온을 재현한 영상을 통해 얻었다고 마리안은 설명했다.

결과적으로 마리안이 만든 모델에서는 일정 속도로 회전하는 4개의 기구가 포함돼 있다. 하나는 지구, 두 번째는 지구의 기울기를 고정하기 위해 도는 지구의 기반, 세 번째가 달, 마지막은 달의 경사 링이다. 이 4개의 기구를 중심으로 설치된 메인 팔은 지구가 태양을 한바퀴 도는 약 365.25일이라는 주기를 재현하기 위해 기어의 시퀀스를 조정하는 역할을 한다. 이 때 기어를 어떻게 조합하면 원하는 전달 비율을 실현할 수 있는지 계산하기 위해 마리안은 레고의 기어 시퀀스 계산툴을 사용했다.

최종적으로 마리안은 레고 태양계의를 만들기 위해 70개의 기어를 배치했다. 기어는 추가될 때마다 조금씩 마찰이 늘어나기 때문에 ‘어떻게 하면 태양계 의식을 부드럽게 움직일 수 있는가’가 큰 과제였다고 한다. 결과적으로 세밀하게 계산해 기어를 미세 조정함으로써 실제 값과 비교해 지구의 공전주기는 0.18%, 달의 자전주기와 공전주기는 0.1% 미만 오차로 낮췄다. 마리안이 만든 태양계의는 모터가 아니라 레버를 움직이도록 설계됐다.